Керовані канали клітинної мембрани
Тільки описані канали, через які проходять іони калію, відкриті завжди: і в стані спокою, і при збудженні клітини – вони мало залежать від зовнішніх умов і тому є каналами пасивного типу. На противагу цьому існують керовані іонні канали, більшість з яких у стані спокою клітини закриті, а для того, щоб їх відкрити, необхідно якимось чином на них вплинути. Отже, такі канали є керованими, а залежно від способу управління їх поділяють на три типи: Потенціалзалежні; хемозалежні; керовані механічно .
Потенціалзалежні каналивідкриваються або закриваються у зв'язку з певними змінами мембранного потенціалу. Наприклад, натрієві канали у стані спокою закриті, але якщо мембранний потенціал зменшиться до критичного значення, вони відкриваються. Якщо деполяризація продовжиться до позитивного значення мембранного потенціалу (тобто на внутрішній частині мембрани виявиться більше позитивних зарядів, ніж зовнішньої), то канали закриються.
Хемозалежні каналивідкриваються внаслідок приєднання нейромедіатора до глікопротеїнової рецепторної області, що виступає назовні, канального білка – такий тип каналів використовується в синапсах (рис. 4.4).Механічно керовані каналихарактерні для чутливих закінчень нейронів, що реагують на розтягування та тиск. Ці канали особливим способом пов'язані з цитоскелетом, що призводить до відкриття при деформації клітини.
Сам момент відкриття каналу – лише мить, що триває мільйонні частки секунди. Але і у відкритому стані канали знаходяться недовго – лише кілька мілісекунд, після чого швидко закриваються. Однак пропускна здатність відкритого каналу вражає: струм іонів відбуваєтьсязі швидкістю до 100 000 000 іонів/с, що можна порівняти тільки з діяльністю найшвидших ферментів, як, наприклад, карбоангідраза, що каталізує утворення та дегідратацію вуглекислоти в еритроцитах крові.
Крім відкритого та закритого конформаційних станів канали можуть стати інактивованими: це означає, що вони закриті, але не підкоряються, як завжди, дії механізмів керування і не відкриваються. Стан інактивації спостерігається негайно після закриття каналів, триває кілька мс і контролюється особливими субодиницями або особливими регіонами білкової молекули. Під час інактивації каналів клітина перестає відповідати на збуджуючі її стимули, що визначається терміном рефрактерність, тобто. тимчасова незбудливість .
Іонні канали є в мембрані будь-якої клітини організму, але в м'язових і особливо в нервових клітинах їх щільність набагато більша, ніж у клітинах інших тканин. У нейронах, крім високої густини каналів, виявлено і їх велику різноманітність. Це не випадково, оскільки саме канали визначають умови виникнення електричних сигналів, характер самих сигналів, швидкість їх проведення тощо, що, власне, і дозволяє нейронам виконувати своє головне завдання: приймати, переробляти та передавати інформацію.